Strommix beim Betrieb von Elektrofahrzeugen

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1 Dr. Karl Otto Schallaböck Prof. Dr. Manfred Fischedick Strommix beim Betrieb von Elektrofahrzeugen Teilbericht im Rahmen der Umweltbegleitforschung Elektromobilität im Förderschwerpunkt Modellregionen Elektromobilität (FKZ 03KP5003) Wuppertal, im Januar 2012

2 2 Inhalt 1. Summary Räumliche Abgrenzung Zeitliche Abgrenzung Sachliche Abgrenzung Ansätze zu den Messgrößen Ansätze zum Strommix Versorgung der Elektrofahrzeuge mit regenerativem Strom Versorgung der Elektrofahrzeuge mit Strom entsprechend dem deutschen Stromerzeugungsmix Versorgung der Elektrofahrzeuge mit Strom bei einer Betrachtung von Elektrofahrzeuge als zusätzliche Stromverbraucher (Merit-Order Ansatz) Ansätze im Rahmen gesamtheitlicher Bilanzierungen Ansätze zu den Energieverbräuchen Ansätze zu den CO 2 -Emissionen Status Quo Analyse Perspektivische Betrachtung Fazit Literatur Anlage Anlage

3 3 Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Spezifische CO2-Emissionen (g CO2/km) im Vergleich von herkömmlichen Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen bei unterschiedlichen Stromquellen (eigene Berechnungen)... 6 Tabelle 2 Bruttostromerzeugung nach Einsatzenergien in Deutschland 2008, sowie 2020 im Referenzfall (R) und in den Szenarien I IV A/B entsprechend den Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung gesamt in TWH und nach prozentualer Verteilung auf Energieträger Tabelle 3 Globale Stromerzeugung nach Einsatzenergien nach dem Referenzpfad von US-DoE/EIA: International Energy Outlook 2010, (a) in 1000 TWh, b) nach prozentualer Verteilung Tabelle 4 Kenngrößen für die Elektro-PKW-Flotte im Vergleich zur gesamten PKW- Flotte Tabelle 5 Bedarf an konventionellen Kondensationskraftwerken in der Bandbreite der Ausgleichsoptionen Tabelle 6 Ableitung des rechnerischen Anteils der Elektrofahrzeuge an der CO2- emissionslimiterten PKW-Neuwagenflotte Tabelle 7 Wirkungsgrad des Betriebs des Kraftwerksparks und des Stromnetzes, Mrd. kwh Tabelle 8 Wirkungsgrad der regenerativen Stromerzeugung Tabelle 9 Wirkungsgrad der Stromerzeugung aus Kohle und insgesamt Tabelle 10 Spezifische CO2-Emissionen (g CO2/km) im Vergleich von herkömmlichen Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen bei unterschiedlichen Stromquellen Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für das Jahr 2010 (Darstellung nach Fahrzeugklassen und -segmenten: Minis/Kleinstwagen und Kleinwagen (kombiniert), Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert) und Utilities (leichte Nutzfahrzeuge)... 7 Abbildung 2 (a) Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Ausstiegsszenario (links), (b) Verbrennungs-bedingte Treibhausgasemissionen (rechts)... 8 Abbildung 3 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für den Zeitverlauf 2010 bis 2030 am Beispiel der Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert)... 9 Abbildung 4 Bruttostromerzeugung in Deutschland 2010 nach Einsatzenergieträgern, insges. 621 TWh Abbildung 5 Ausgleich des zwischen 2010 und 2011 rückläufigen Stromerzeugungsbeitrags aus der Kernenergie (32,6 TWh) Abbildung 6 Bruttostromerzeugung nach Einsatzenergien in Deutschland 2008 sowie 2020 im Referenzfall (R) und in den Szenarien I IV A/B entsprechend den Energieszenarien für ein Energiekonzept 2010 der Bundesregierung a) in TWH und b) nach prozentualer Verteilung... 13

4 4 Abbildung 7 (a) Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Ausstiegsszenario (links), (b) Verbrennungs-bedingte Treibhausgasemissionen (rechts) Abbildung 8 Veränderungen der deutschen Stromerzeugungsbilanz der Jahre 2011 bis 2013 gegenüber der Situation im Jahr Abbildung 9 Zusätzliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gegenüber 2010 nach verschiedenen Szenarien bzw. Ausbauzielen Abbildung 10 Stromerzeugungsbilanz in Deutschland Szenario Fossil-niedrig (2000 bis 2025) Abbildung 11 Stromerzeugungsbilanz in Deutschland Szenario Fossil-hoch (2000 bis 2025) Abbildung 12 Entwicklung der CO2-Emissionen der Stromerzeugung in Deutschland Szenarien Fossil-niedrig und Fossil-hoch (1990 bis 2025) Abbildung 13 Globale Stromerzeugung nach Einsatzenergien nach dem Referenzpfad von US-DoE/EIA: International Energy Outlook 2010, (a) in 1000 TWh, b) nach prozentualer Verteilung Abbildung 14 Gemessene Ladevorgänge im Rahmen der Begleitforschung Abbildung 15 Quantifizierung der zusätzlich integrierten Offshore-Windstromzeugung in das Netz durch die Nutzung von Elektrofahrzeugen (BEI 2011) Abbildung 16 Auswertung der Anteile von Grund- mittel- und Spitzenlast der verbleibenden Residuallast im Basisszenario 2010 A, welcher von konventionellen Kondensations-KW zu decken ist (Mittelwerte über 4 Wetterjahre ) Abbildung 17 Entwicklung der CO2-Emissionen Abbildung 18 Einsatz von Energieträgern zur Stromerzeugung, Deutschland , in PJ Abbildung 19 Spezifische gemessene durchschnittliche Stromverbräuche der Demonstrationsfahrzeuge Abbildung 20 Spezifische Energie-/Stromverbräuche der Demonstrationsfahrzeuge in der Klasse Minis und Kleinwagen Abbildung 21 Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix und erste Schätzung 2010 im Vergleich zu CO2- Emissionen der Stromerzeugung Abbildung 22 Übersicht CO2-Gehalte bei regenerativer Stromerzeugung Abbildung 23 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen nach unterschiedlichen Methoden am Beispiel von Kleinwagen Abbildung 24 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für das Jahr 2010 (Darstellung nach Fahrzeugklassen und -segmenten: Minis/Kleinstwagen und Kleinwagen (kombiniert), Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert) und Utilities (leichte Nutzfahrzeuge) Abbildung 25 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für den Zeitverlauf 2010 bis 2030 am Beispiel der Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert)... 45

5 5 1. Summary Als entscheidend für die Klimabe- bzw. -entlastung und den Vergleich mit herkömmlich angetriebenen Fahrzeugen erweisen sich die CO 2 -Emissionen, die aufgrund der Stromerzeugung dem Stromverbrauch der Elektrofahrzeuge zuzurechnen sind. Die angemessene Zuordnung der CO 2 -Emissionen ist allerdings nicht offensichtlich und unstrittig, sondern abhängig von der Betrachtungsweise. Hierbei ist zunächst zu unterscheiden zwischen: einer Zurechnung von CO 2 -Emissionen auf Basis des konkreten Stromverbrauchs der Elektrofahrzeuge sowie der dahinter liegenden Stromerzeugung und einer Betrachtungsweise, die sich auf bilanzielle Zurechnungen im Rahmen eines definierten Gesamtsystems (z.b. Deutschland oder die EU) entsprechend den bestehenden regulatorischen Bilanzansätzen bezieht. Letztere Betrachtung führt zu dem Ergebnis, dass Elektrofahrzeugen keine eigenständigen CO 2 -Emissionen zuzurechnen sind: Die gesamten CO 2 -Emissionen der Stromerzeugung sind im Rahmen des Cap&Trade-Regimes des Europäischen Emissionshandelssystems (European Emission Trading Scheme) limitiert 1. Menge und Art der Stromerzeugung (und - abnahme) verändern diesen Wert nicht, d.h. eine zusätzliche Nachfrage nach Strom etwa über den Einsatz von Elektrofahrzeugen führt in diesem System zu keinen Veränderungen der CO 2 -Emissionen. Wieweit zur genauen Einhaltung der im Rahmen des Emissionshandelssystems limitierten Emissionsrechte Zertifikate zugekauft oder verkauft werden und wer die jeweiligen Partner dieser Handelsvorgänge sind, bleibt für die insgesamt dem Stromsektor zugerechnete Emissionsmenge unbedeutend. Die zuvor skizzierte Betrachtungsweise ist für die Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen unter systemanalytischen Gesichtspunkten und vor dem Hintergrund der geltenden energie- und klimapolitischen Regelungen grundsätzlich sinnvoll, erfordert aber bei der Analyse der erzielbaren Nettoeffekte eine Ausweitung der Systemgrenze. Insbesondere ist es notwendig, die aktuell mögliche Anrechnung der Elektrofahrzeuge im Rahmen der europäischen Flottenverbrauchslimits zu berücksichtigen. Konkret bedeutet dies: sofern die Flottenverbrauchsgrenzen inklusive der Elektrofahrzeuge eingehalten werden, ergeben sich praktisch keine Auswirkungen der Elektrofahrzeuge auf die tatsächlichen CO 2 -Emissionen aus dem Verkehr. werden die Flottenverbrauchsgrenzen hingegen ohne Elektrofahrzeuge erreicht, kommt es durch die Elektrofahrzeuge zu einer Verminderung der tatsächlichen CO 2 - Emissionen aus dem Verkehr. Konzentriert man sich auf die im vorliegenden Vorhaben auftragsgemäß im Kern zu betrachtende Fragestellung, wie sich die konkreten Fahrten der Elektrofahrzeuge mit ihrem Stromverbrauch und den darauf direkt entfallenden Erzeugungsketten auf die CO 2 -Emissionen auswirken, gibt es keine einfache Antwort. Vielmehr werden in der Literatur und in der öffentlichen Debatte (vgl. z.b. die Vorträge auf dem 43rd LCA Discussion Forum, Life Cycle Assessment of Electromobility, 6th of April 2011, ETH Zürich) unterschiedliche Vorstellungen 1 Nach Vorgaben des Europäischen Emissionshandelssystems müssen die Treibhausgasemissionen aus dem Bereich der Energiewirtschaft von 2005 bis 2020 um rd. 21% reduziert werden. Entsprechend der geltenden Direktive geht die EU für den Zeitraum nach 2020 (d.h. nach dem Ende der jetzt fixierten Verpflichtungsperiode) von einer linear fortschreitenden Reduktion des caps von 1,74 %/a aus (vgl. Directive 2009/29/EC).

6 6 über die Zuordnung vertreten, da eine physikalisch eindeutige Zuweisung einer bestimmten Stromerzeugung einerseits zu einer bestimmten Stromverwendung andererseits in der Regel schwierig ist. Da die unterschiedlichen Zuweisungskonventionen zu weit auseinander liegenden Ergebnissen führen, greift nachfolgende Analyse alle Ansätze auf und macht damit die Unterschiede transparent. Dabei wird unterschieden zwischen: der vollständigen Versorgung der Elektrofahrzeuge mit erneuerbarem Strom (allgemein angestrebt und in den Modellregionen teils durch hohe Anforderungen an die Zertifizierung des Ladestroms gestützt; vgl. hierzu u.a. die Strombezugsrichtlinie für Elektrofahrzeuge für die Modellregion Hamburg), der Versorgung der Elektrofahrzeuge mit Strom entsprechend dem derzeitigen deutschen Strommix und der Versorgung der Elektrofahrzeuge mit Strom entsprechend der bei ökonomischem Betrieb anzusetzenden zusätzlichen Stromerzeugung für Elektrofahrzeuge als zusätzliche Stromverbraucher. Die unterschiedlichen Verfahren stellen letztlich Bewertungen im Rahmen bestimmter Kontexte dar, die je nach Perspektive jeweils für sich einen hohen Grad von Nachvollziehbarkeit aufweisen und für die Praxis unterschiedlich geeignet sind. Ein Vergleich der Ergebnisse der Modellrechnungen lässt damit eine ganzheitliche Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen zu. Die quantitativen Ergebnisse der Fahrzeugvergleiche in den auswertbaren Fahrzeugsegmenten zeigen die nachfolgende Tabelle und korrespondierende Abbildung für den heutigen Status (Stand 2010). Den unteren Grenzwert stellt die reine Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien dar. Als oberer Grenzwert wird zu theoretischen Vergleichszwecken die Bewertung nach der Merit-Order Methode und hier im doppelten Sinne als obere Bandbreite die Betrachtung eines Kohlekraftwerks als Grenzkraftwerk herangezogen. Tabelle 1 Spezifische CO2-Emissionen (g CO2/km) im Vergleich von herkömmlichen Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen bei unterschiedlichen Stromquellen (eigene Berechnungen) herkömmlicher Antrieb Elektrofahrzeug innerorts kombiniert Regenerativ Mix 2010 Merit Order Kohle Merit Order Gas Minis/Kleinwagen Kompakt-/Mittelklasse Utilities

7 7 Abbildung 1 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für das Jahr 2010 (Darstellung nach Fahrzeugklassen und -segmenten: Minis/Kleinstwagen und Kleinwagen (kombiniert), Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert) und Utilities (leichte Nutzfahrzeuge) THG- Emissionen gco 2äq/km Gas WtT TtW Minis Kompakt Utilities Minis Minis Minis Minis Kompakt Kompakt Kompakt Kompakt Utilities Utilities Utilities Utilities Diesel (innerorts) Diesel (kombiniert) Reg. Strom Strommix 2010 Merit- Order 29 Legende: WtT = Well to Tank; TtW = Tank to Wheel; Gas = Gasanteile innerhalb Merit-Order; Minis = Minis/Kleinstwagen; Kompakt = Kompakt- und Mittelklasse; Utilities = leichte Nutzfahrzeuge. Erläuterung der Abbildung: Der regenerative Pfad ist der sinnvolle und perspektivisch anzustrebende Pfad der Stromerzeugung. Er reduziert die CO 2 -Emissionen beispielswiese im Innerstädtischen Verkehr um den Faktor 6-9 (je nach Fahrzeugklasse, Vergleich der Realdaten innerhalb der Modellregionen mit Zyklusdaten konventioneller Fahrzeuge). Innerhalb des Strommix-Pfades fallen CO 2 -Emissionen nahezu in der Größenordnung konventioneller Fahrzeuge an. Dies gilt auch für eine Verschiebung in Richtung gasbasierter Kapazitäten. Mit zunehmender Anzahl an Elektrofahrzeugen und der vermehrten Integration Erneuerbarer Energien in den Kraftwerkspark erhöhen sich die positiven Klimaeffekte deutlich (s. auch perspektivische Annahmen zur Stromerzeugung für 2020 und 2030). Auch mit deutschem Strommix leisten Elektrofahrzeuge zukünftig einen Klimaschutzbeitrag. Bei der Bewertung der Ergebnisse ist neben deren Bandbreite und den nicht unerheblichen Unsicherheitsmargen zu berücksichtigen, dass die absoluten Mengen der rechnerischen Mehr- oder Minderbelastungen gegenwärtig wegen der geringen Zahl von Elektrofahrzeugen als weitgehend bedeutungslos anzusehen ist. Dies trifft in großem Umfang auch noch für 2020 zu, wenn die Anzahl der Elektrofahrzeuge zwar nach den Zielen der Bundesregierung deutlich auf 1 Mio. erhöht wird, aber gleichwohl nur etwa 2 Prozent des Fahrzeugbestands ausmacht. Hinsichtlich des Stromverbrauchs ist der Anteil der Elektrofahrzeuge noch geringer. Er dürfte auch im Jahr 2020 noch deutlich unter einem halben Prozent des gesamten inländischen Stromverbrauchs liegen. Die Bewertung für das Jahr 2010 ist daher eine Momentaufnahme und nicht gleichzusetzen mit der Klimarelevanz von Elektrofahrzeugen in einem potenziellen zukünftigen Massenbetrieb in einer Zeit, in der auch der Energiemix für die Strombereitstellung verändert sein wird.

8 8 Während die Angaben für den Status Quo mit empirischen Daten belegt werden können, sind für die weitere Perspektive Annahmen zu treffen bzw. Bezüge zu heute vorliegenden Szenarien notwendig. Als maßstabbildend hierfür kann derzeit das sogenannte Ausstiegsszenario in den Energieszenarien 2011 von Prognos/EWI/GWS angesehen werden. Die dort vorgesehene Entwicklung der Stromerzeugung und der Treibhausgas-Emissionen zeigen die nachfolgenden Abbildungen. Abbildung 2 (a) Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Ausstiegsszenario (links), (b) Verbrennungs-bedingte Treibhausgasemissionen (rechts) )!!" *!!" TWh (!!" '!!" &!!" %!!" +,-./." 0/.,,1234." 52.6,7389." 0/+:,7389." ;.6<=9" >/-?+1"" Mio. t CO2äq )!!" (!!" '!!" &!!" %!!" +,-./01" 2/345/601" 7181,91:" 2/;<16:" =-1;40> A1,B15," $!!" #!!" >/,.:./@+/." >,./?6.," A./,7/+B" $!!" #!!" C;1,?-1> 8-,04D5/E"!" $!!*" $!#'" $!$!" $!$'" $!%!"!" $!!*" $!#'" $!$!" $!$'" $!%!" Quelle: Eigene Darstellung nach Prognos/EWI/GWS (2010). Durch den Kernenergieausstieg und den zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien ändert sich der Strommix bis zum Jahr 2020 bereits deutlich. Allerdings tragen auch fossile Kraftwerke noch in bedeutendem Umfang zur Stromerzeugung bei. Für die Rahmenannahmen der hier betrachteten Bewertungsmethoden bedeutet dies folgendes: Erneuerbarer Strom bleibt bei dem zu erwartenden Mix (mit sehr hohen Windenergieanteilen) sehr emissionsarm. Für die spezifischen Emissionen des nationalen Strommixes resultiert dem Ausstiegsszenario folgend bis 2020 ein signifikanter Rückgang gegenüber dem Jahr Der Merit-Order-Strom bewegt sich deutlich auf eine Gasstromerzeugung, je nach Einsatzweise der Elektrofahrzeuge ggf. auch bereits auf eine teilweise erneuerbare Stromerzeugung zu. Auch jenseits des Strommixes sind für den Vergleich Annahmen zu treffen. Für die Energieeffizienz der Batteriefahrzeuge können Verbesserungen durch Konzeptoptimierungen und ein optimiertes Zusammenspiel der Komponenten erwartet werden. Die Energieumsetzungen im Elektromotor selber sind allerdings bereits nahe der physikalischen Grenze ausgereizt. Bei den herkömmlich angetriebenen Fahrzeugen ist in der Vorkette der Treibstoffbereitstellung einerseits eine leichte Verschlechterung durch einen steigenden Zugriff auf schlechtere Lagerstätten (mit höherem Energieaufwand für die Produktion) zu erwarten, andererseits eine leichte Verbesserung durch höhere Beimischungsanteile erneuerbarer Kraft-

9 9 stoffe. Fahrzeugseitig ist bei Umsetzung des EU-Zielwerts von 95 g CO 2 /km für die Neufahrzeuge 2020 eine erhebliche Absenkung gegenüber 2010 (Durchschnitt Deutschland: 151,7 g CO 2 /km) zu erwarten, wobei davon auszugehen ist, dass ein Teil der Absenkung durch den Einsatz von Elektrofahrzeugen selber realisiert wird. Für 2030 und danach kann sich die Entwicklung deutlich modifiziert darstellen: Beim Strommix ist eine zunehmende Dominanz erneuerbarer Erzeugung zu erwarten, wodurch eine weitere schrittweise CO 2 -Minderung erreicht wird. Die Grenzstromerzeugung dürfte weitgehend auf Gas-Kraftwerken und bei gezielten Ladevorgängen der Elektrofahrzeuge vermehrt dann auch auf erneuerbarem Strom beruhen. Bei den herkömmlichen Fahrzeugen ist davon auszugehen, dass es zu einer weiteren signifikanten Erhöhung des CO 2 -Ausstoßes der fossilen Vorkette der Treibstoffbereitstellung kommen wird. Eine langfristig stärkere Einbindung erneuerbarer Kraftstoffe (z.b. synthetisches Methan oder andere Kraftstoffe aus der Wirkungskette Windstrom-Elektrolyse-Wasserstoff-Kraftstoff Synthetisierung) könnte diesen Effekt allerdings ganz oder teilweise kompensieren. Nachfolgende Abbildung stellt am Beispiel der Kompaktklasse die Ergebnisse der Emissionsbilanz im Zeitverlauf gegenüber, wobei sich die Betrachtung auf die Analyse der Strombezugsgröße erneuerbare Energien und Strommix beschränkt. Abbildung 3 Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen nach unterschiedlichen Stromerzeugungspfaden für den Zeitverlauf 2010 bis 2030 am Beispiel der Kompakt- und Mittelklasse (kombiniert) Diesel (innerorts) Diesel (kombiniert) Regenerativer Strom Strommix Quelle: Eigene Darstellung. Wesentliche Berechnungsannahmen: Entwicklung Strommix nach Prognos/EWI/GWS Effizienzsteigerung konventioneller Fahrzeuge bis 2020 nach eigenen Annahmen 3 %/a (nach 2020: 0,5 %/a). Erhöhung Biokraftstoffanteil gemäß BMU Leitszenario bis 2020 auf 9,7 % und bis 2030 auf 12,4 %. Erhöhung der spezifischen Emissionen der vorgelagerten Prozesskette Öl gemäß eigener Abschätzung um 10 % bis 2020 und 15 % zwischen 2020 und Effizienzsteigerung Elektrofahrzeuge nach eigenen Annahmen bis %/a (nach 2020: 0,25 %/a). Die Abbildung verdeutlicht die weiter sehr positive Klimabilanz der Elektrofahrzeuge für den Fall, dass die Fahrzeuge mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden. Soweit nach 2020 die erneuerbare Stromerzeugung über das Maß der ausgeschleiften nuklearen

10 10 Stromerzeugung hinaus zunehmend weitere Anteile an der gesamten Stromerzeugen übernimmt, was aus heutiger Sicht zu erwarten und politisch klar intendiert ist, wird sich das Verhältnis auch bei der Zugrundelegung des Strommixes als Bewertungsgröße zugunsten der Elektrofahrzeuge deutlich verändern. Bei einer für 2050 teils angestrebten sehr weitgehenden Stützung der Stromerzeugung auf erneuerbare Quellen (im Energiekonzept der Bundesregierung werden Anteile von mind. 80% am Strombedarf für das Jahr 2050 genannt) nähert sich der CO 2 -Wert im Stromerzeugungsmix demjenigen der reinen erneuerbaren Erzeugung perspektivisch immer weiter an. Fazit: Fasst man die vorgenannten Aspekte zusammen, lässt sich folgendes feststellen: In der Literatur finden sich für die Klimabilanz von Elektrofahrzeugen unterschiedliche Bewertungsmethoden, deren Ergebnisse kurzfristig stark streuen und sich erst mittelbis längerfristig perspektivisch annähern. Werden Elektrofahrzeuge mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, ist ihre Klimabilanz deutlich besser als diejenige fossil betriebener PKW. Wann, inwieweit und unter welchen Voraussetzungen (Herkunftsnachweis) eine direkte Zuordnung des Fahrstroms zu einer Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien möglich ist, ist heute allerdings umstritten. Unter pragmatischen Gesichtspunkten bietet die Strommixmethode eine gute Orientierung für die klimabezogene Bewertung von Elektrofahrzeugen. Aufgrund der auf der Zeitachse zunehmenden Anteile erneuerbarer Energien im Strommix führt dies für die Zeiten, in denen eine signifikante Durchdringung mit Elektrofahrzeugen zu erwarten ist, zu einer gegenüber heute deutlichen Verbesserung der spezifischen CO 2 -Emissionen und respektive Vorteilen gegenüber mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Fahrzeugen. Auf der Zeitachse ist allerdings zu beachten, dass auch andere Kraftstoffe auf der Basis von regenerativ erzeugtem Strom (z.b. regenerativer Wasserstoff oder unter Berücksichtigung eines weiteren Umwandlungsschrittes auch synthetisches regeneratives Methan) in den Markt eingeführt werden können und sich hierdurch eine interne Konkurrenzsituation entwickelt. Führt man eine Bewertung der Klimabilanz von Elektrofahrzeugen aus Systemsicht unter Berücksichtigung der regulatorischen Rahmenbedingungen durch (Europäisches Emissionshandelssystem), können den Elektrofahrzeugen rechnerisch CO 2 - Emissionen von Null zugewiesen werden, zumindest solange die Einhaltung der ebenso von der EU vorgegebenen Flottenverbrauchsgrenzwerte ohne Elektrofahrzeuge erreicht werden.

11 11 2. Räumliche Abgrenzung Gegenstand der Untersuchung ist die Begleitung des Forschungsprogramms Modellregionen Elektromobilität in Deutschland. Entsprechend wird als Bezugsraum Deutschland gewählt. Hinsichtlich der Stromerzeugung nach eingesetzten Energieträgern zeichnet sich Deutschland durch einen breiten Energieträgermix und einen relevanten Anteil regenerativer Energieträger aus. Abbildung 4 Bruttostromerzeugung in Deutschland 2010 nach Einsatzenergieträgern, insges. 621 TWh Quelle: AG Energiebilanzen, Stand , vorläufige Werte; Download ; Grafik eigene Darstellung. Mit der Entscheidung der Bundesregierung im Frühjahr 2011 bis zum Jahr 2022 vollständig aus der Kernenergie auszusteigen (und 8 der 17 in Betrieb befindlichen Reaktoren sofort stillzulegen) ist schon unabhängig von z.b. klimaschutzinduzierten Maßnahmen eine signifikante Veränderung des Stromerzeugungsmixes zu erwarten. Hinsichtlich der Klimabilanz der Stromerzeugung ist bei einer rein nationalen erzeugungsseitigen Betrachtung dabei maßgeblich, wodurch der derzeitige Kernenergiebeitrag substituiert wird. Nach bisher für das Jahr 2011 vorliegenden Zahlen erfolgte die Substitution der acht sofort stillgelegten Anlagen primär durch eine Verringerung des Stromexportes aus Deutschland heraus sowie eine deutliche Erhöhung des Stromerzeugungsbeitrags erneuerbarer Energien. Zumindest für das Jahr 2011 ist damit nicht wie befürchtet der Teilausstieg aus der Kernenergie durch einen substantiellen Anstieg der fossilen Stromerzeugung erkauft worden. Im Gegenteil sank in 2011 die fossile Stromerzeugung sogar gegenüber dem Jahr 2010 um rd. 3,2 TWh. Diese Tendenz dürfte sich vermutlich bis zum Jahr 2013 fortsetzen (vgl. Abbildung 8).

12 12 Abbildung 5 Ausgleich des zwischen 2010 und 2011 rückläufigen Stromerzeugungsbeitrags aus der Kernenergie (32,6 TWh) Quelle: nach BDEW Daten (vorläufige Schätzung Dezember 2011); Grafik eigene Darstellung. 3. Zeitliche Abgrenzung Einer Begleitforschung sind Kennwerte zugrunde zu legen, die nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich zur begleiteten Forschung passen. Das Forschungsprogramm läuft über die Kalenderjahre 2010/2011; für eine zeitnahe Bearbeitung kann die Begleitforschung allerdings die Verfügbarkeit der benötigten Kennwerte für das Jahr 2011 nicht abwarten. Da die strukturellen Größen, die die Kennwerte bestimmen, sich im Zeitverlauf lediglich vergleichsweise langsam verändern, können jedoch die entsprechenden Kennwerte für das Jahr 2010 in der Regel als zureichende Beurteilungsbasis verwendet werden. Auf diese Werte, die gegenwärtig in vorläufiger Form und mit gewissen Einschränkungen vorliegen, wird weiter unten genauer eingegangen. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass die zu erwartenden umweltseitigen Wirkungen der Elektrofahrzeuge für das Jahr 2011 aufgrund der begrenzten Anzahl der Fahrzeuge sehr gering sein werden, so dass vor allem Perspektivbetrachtungen für die Jahre 2020 und 2030 mit dann voraussichtlich deutlich höheren Marktanteilen von Elektrofahrzeugen Aufschluss über die potenzielle Umweltwirkung geben müssen. Dafür ist die Ebene der empirisch verfügbaren Daten zu verlassen und mit Hilfe von Szenariobetrachtungen der Versuch zu machen, die notwendigerweise hohen Unsicherheiten bei Zukunftsbetrachtungen abzubilden. Im Rahmen dieser Untersuchung wird dabei eine Diskussion der Zieljahre 2020 und 2030 für angemessen gehalten. Auf den grundsätzlich hypothetischen Charakter einer solchen Betrachtung wird ausdrücklich hingewiesen; aktuell ergeben sich spezifische Unsicherheiten vor allem aufgrund des im poli-

13 13 tischen Raum einhellig vertretenen Bedarfs einer Neuorientierung der politischen Rahmenbedingungen für die Stromerzeugung auf der Grundlage der Entscheidung ab dem Jahr 2022, auf die Nutzung der Kernenergie für die Stromerzeugung vollständig zu verzichten. Das Ergebnis einer solchen Neubewertung ist allerdings gegenwärtig quantitativ noch nicht bestimmbar, vielmehr kursieren im öffentlichen Diskurs eine zunehmende Anzahl von qualitativ und in der Ausprägung unterschiedlichen Vorstellungen über die tatsächlich im konkreten Zeitverlauf konkret anzustrebenden Modifikationen. Um diese Diskussion nachzuzeichnen, ist der folgenden Abbildung und der nachfolgenden Tabelle zunächst die Gliederung der Stromerzeugung nach Energieträgern in den Jahren 2008 und 2020 nach den Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung von Prognos/EWI/GWS 2010 dargestellt. Diese Szenarien stellten die Grundlage für das Langfristenergiekonzept der Bundesregierung dar, das im September 2010 veröffentlicht worden ist und zunächst von einer Verlängerung der Laufzeit der Kernkraftwerke ausging. Bemerkenswert an den Szenarien ist eine in jedem betrachteten Fall signifikante Reduktion der gesamten Stromerzeugung gegenüber 2008 (wie übrigens auch gegenüber 2010) und eine signifikante absolute und relative Erhöhung bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern. In den verschiedenen Szenarien wird für das Jahr 2020 die absolute Höhe der Stromerzeugung mit etwa 580 TWh und der Anteil der regenerativen Energieträger mit etwa 35 Prozent nicht deutlich unterschiedlich gesehen; dagegen unterscheidet sich der Split zwischen fossilen Energieträgern (weitgehend Kohlen) und Kernenergie deutlich. Abbildung 6 Bruttostromerzeugung nach Einsatzenergien in Deutschland 2008 sowie 2020 im Referenzfall (R) und in den Szenarien I IV A/B entsprechend den Energieszenarien für ein Energiekonzept 2010 der Bundesregierung a) in TWH und b) nach prozentualer Verteilung % 90% % % sonst. Erneuerbare Erdgas Braunkohle Steinkohle Kernkraft 60% 50% 40% sonst. Erneuerbare Erdgas Braunkohle Steinkohle Kernkraft % 20% % R I A II A III A IV A I B II B III B IV B 0% 2008 R I A II A III A IV A I B II B III B IV B Quelle: Prognos/EWI/GWS: Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung, 27. August 2010, S ; tw. eigene Berechnungen, eigene Darstellung.

14 14 Tabelle 2 Bruttostromerzeugung nach Einsatzenergien in Deutschland 2008, sowie 2020 im Referenzfall (R) und in den Szenarien I IV A/B entsprechend den Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung gesamt in TWH und nach prozentualer Verteilung auf Energieträger Basis Szenarien Ref I A II A III A IV A I B II B III B IV B Jahr gesamt, TWh 636,5 579,6 575,1 588,1 588,9 587,2 568,8 583,7 573,4 563,1 davon in % Kernkraft 23,4 8,5 15,4 25,3 25,3 25,4 15,5 21,9 15,8 12,0 Steinkohle 19,5 20,7 13,9 11,8 11,5 11,7 14,3 12,7 15,0 16,8 Braunkohle 23,6 25,1 23,1 20,7 20,9 21,2 23,0 22,1 23,4 24,4 Erdgas 13,6 7,1 7,2 2,6 2,7 3,4 6,4 3,4 5,3 7,2 Erneuerbare 14,5 33,7 35,4 34,6 34,6 33,3 35,8 34,9 35,5 34,7 Sonstige 5,4 4,9 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4,9 Quelle: Prognos/EWI/GWS: Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung, 27. August 2010, S ; Sonstige als Rest auf 100 % ermittelt. Mittlerweile liegen weitere Szenarioanalysen für die Bundesregierung vor, die die Ausstiegsbeschlüsse aus der Kernenergie aufgreifen. Als maßstabbildend hierfür kann derzeit das sogenannte Ausstiegsszenario in den Energieszenarien 2011 von Prognos/EWI/GWS angesehen werden. Die dort vorgesehene Entwicklung der Stromerzeugung und der Treibhausgas-Emissionen zeigen die nachfolgenden Abbildungen. Abbildung 7 (a) Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Ausstiegsszenario (links), (b) Verbrennungs-bedingte Treibhausgasemissionen (rechts) )!!" *!!" TWh (!!" '!!" &!!" %!!" +,-./." 0/.,,1234." 52.6,7389." 0/+:,7389." ;.6<=9" >/-?+1"" Mio. t CO2äq )!!" (!!" '!!" &!!" %!!" +,-./01" 2/345/601" 7181,91:" 2/;<16:" =-1;40> A1,B15," $!!" #!!" >/,.:./@+/." >,./?6.," A./,7/+B" $!!" #!!" C;1,?-1> 8-,04D5/E"!" $!!*" $!#'" $!$!" $!$'" $!%!"!" $!!*" $!#'" $!$!" $!$'" $!%!" Quelle: Eigene Darstellung nach Prognos/EWI/GWS (2010). Durch den Kernenergieausstieg und den zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien ändert sich der Strommix bis zum Jahr 2020 bereits deutlich. Allerdings tragen aber auch die fossi-

15 15 len Kraftwerke noch im erheblichen Umfang zur Stromerzeugung bei. Bis 2030 ergibt sich eine weitere Reduktion des Strombedarfs respektive der heimischen Stromerzeugung und eine weitere deutliche Verschiebung zu den erneuerbaren Energien im Stromerzeugungsmix. Während derartige Analysen mit hohen Unsicherheiten verbunden sind, liegen wie bereits im vorhergehenden Kapitel dargelegt mittlerweile zumindest vorläufige Energiebilanzen und Marktdaten für das Jahr 2011 vor, die nachzeichnen, zu welchen kurzfristigen Reaktionen der sofort umgesetzte Teilausstieg aus der Kernenergie geführt hat. Dabei haben sich viele der in der politischen Auseinandersetzung um die Nutzung der Kernenergie geäußerten Befürchtungen bisher nicht eingestellt. Deutschland wird über das Jahr 2011 gesehen voraussichtlich weiterhin (wenn auch in deutlich geringerem Maße als in den letzten Jahren) Nettoexporteur von Strom sein, die CO 2 -Emissionen der Stromerzeugung in Deutschland könnten 2011 sogar etwas niedriger liegen als im Vorjahr und die Preise an der Strombörse sind den veröffentlichten Marktdaten zufolge in den Frühjahrsmonaten nur vorübergehend gestiegen. Eigene Analysen für die mögliche Entwicklung in den kommenden Jahren zeigen zudem, dass dies keine Momentaufnahme sein muss, sondern dass der Kernenergieausstieg bilanziell gesehen voraussichtlich bereits ab 2013 alleine durch eine erhöhte regenerative Stromerzeugung kompensiert werden kann. Bereits Mitte des nächsten Jahrzehnts könnte nach Abschätzungen aus der Leitstudie des BMU - zudem mehr als die Hälfte der Stromerzeugung Deutschlands aus erneuerbaren Energien stammen. Kurzfristig fehlt dem deutschen Strommarkt die Erzeugungskapazität der acht Kernkraftwerke, die seit Mitte März 2011 dauerhaft abgeschaltet sind 2. Um zu ermitteln, welche Auswirkungen durch diesen Umstand kurzfristig bis 2013 zu erwarten sind, wird die erwartete Entwicklung der Stromerzeugung und Stromnachfrage und deren Deckung in den Jahren 2011 bis 2013 mit der Situation des Jahres 2010 verglichen. Nach vorläufigen Angaben (z. T. Schätzungen für die Monate November und Dezember) des BDEW (2011) wird Deutschland 2011 einen Nettoexportüberschuss in Höhe von etwa 5 TWh aufweisen, gegenüber knapp 18 TWh im Vorjahr. 3 Gleichzeitig ist die erneuerbare Stromerzeugung gegenüber dem Vorjahreszeitraum deutlich angestiegen, während der fossile Stromerzeugungsbeitrag rückläufig war. Die Stromnachfrage wird nach den vorläufigen Daten zudem rund 0,6 % niedriger liegen als Für eine Beurteilung der Jahre 2012 und 2013 wird für die erneuerbare Stromerzeugung sowie die Stromnachfrage die aktuelle, im Auftrag der Übertragungsnetzbetreiber erstellte 2 Im Jahr 2010 befanden sich nur sechs dieser acht Kernkraftwerke im Leistungsbetrieb. Im Jahr 2010 haben die 15 im Leistungsbetrieb befindlichen Kernkraftwerke rund 141 TWh (brutto) erzeugt, während im Jahr 2011 voraussichtlich nur etwa 109 TWh erzeugt wurden (BDEW 2011). Unter der Annahme einer Auslastung der verbleibenden neun Kernkraftwerke, die ihrer typischen Auslastung in der Vergangenheit entspricht, würden diese Kraftwerke 2012 und 2013 jeweils 100 TWh erzeugen. Folglich wird für 2011 im Folgenden von einer auf den teilweisen Atomausstieg zurückzuführenden Reduktion der Kernenergieerzeugung von 32 TWh ausgegangen und für 2012 und 2013 jeweils von 41 TWh. 3 Von Anfang April bis Ende Dezember 2011 wird Deutschland netto ca. 3 TWh Strom importieren (BDEW 2011, ENTSO-E 2011).

16 16 EEG-Mittelfristprognose zugrunde gelegt (IE 2011, Prognos/EWI/GWS 2011). 4 Demnach wird die Bruttostromnachfrage in den Jahren 2012 und 2013 um jeweils knapp 1 % weiter sinken. Für die Exportbilanz wird an dieser Stelle vereinfachend angenommen, dass Deutschland 2012 und 2013 eine ausgeglichene Import-/Exportbilanz aufweisen wird 5. Abbildung 8 Veränderungen der deutschen Stromerzeugungsbilanz der Jahre 2011 bis 2013 gegenüber der Situation im Jahr 2010 '#$ &#$ $*# ()**+,-)*.)$/*0)1-1,-$ 213$4)*,5*267)*5),$ +,-./# "#$ %#$ "&# $"# "# &'# $*# )# ($# ($# "&# $&# ("# 489:),32;8,$<1*=>$?)**+,-)*.)$+,CD,<+3=>)$ E.*89,2=>F*2-)$ #$!"#!$%# 489:),32;8,$<1*=>$ )*>G>.)$H/I!/*0)1-1,-$!%#$!"#$ &'$$# &'$&# &'$"#!"&# J,<)*1,-$<)*$ +,CD,<+3=>),$F833+C),$ /*0)1-1,-$ Quellen: Eigene Darstellung und Berechnungen auf Grundlage von BDEW (2011), AG Energiebilanzen (2011), IE (2011) und Prognos/EWI/GWS (2011). Die Abbildung 1 zeigt, dass bereits im Jahr 2011 die entfallene Stromerzeugung aus Kernkraft in Höhe von rund 32 TWh vollständig durch die Kombination gestiegener regenerativer Stromerzeugung, eines reduzierten Nettostromexports sowie der inländischen Stromeinsparung kompensiert wurde und die fossilen Kraftwerke folglich in Summe rund 3 TWh weniger Strom erzeugen mussten als im Jahr Bilanziell wurden 2011 bereits rund 60% der gegenüber 2010 reduzierten Kernenergiestromerzeugung durch regenerative Energien ersetzt. Bis 2013 wird der erwartete Zubau an erneuerbarer Stromerzeugung die Stromerzeugung der stillgelegten Kernkraftwerke jahresbilanziell voll kompensiert haben. Gemeinsam mit der (angenommenen) Einstellung der Nettoexporte sowie einer weiter leicht sinkenden inländischen Stromnachfrage könnte die inländische fossile Stromerzeugung gegenüber 2010 um 32 TWh zurückgefahren werden. Die CO 2 -Emissionen würden entsprechend sinken (s. u.). 4 Dabei wurde zum einen angenommen, dass die Änderungsrate des in der Mittelfristprognose angegebene Letztverbrauchs auch für die Entwicklung der Bruttostromnachfrage übernommen werden kann. (Die Bruttostromnachfrage enthält gegenüber dem Letztverbrauch zusätzlich Netzverluste, den Eigenverbrauch der Kraftwerke sowie die in den Stromnetzen und Stromspeichern auftretenden Verluste.) Zum anderen wurde vereinfacht angenommen, dass die Menge des nicht- EEG-geförderten erneuerbar erzeugten Stroms gegenüber 2010 unverändert bleibt. Zwischen 2005 und 2010 lag diese (vor allem aus großen Wasserkraftwerken stammende) Strommenge stets zwischen 19 und 21 TWh/a. 5 Dies deckt sich mit Ergebnissen von Strommarktmodellen. Siehe z. B. Kunz et al. (2011).

17 17 Dem 13. Gesetz zur Änderung des Atomgesetzes zufolge erfolgt bis zum Jahr 2022 ein vollständiger Ausstieg aus der Kernenergie. Dabei werden die letzten sechs Kernkraftwerke in einem relativ kurzen Zeitfenster (zwischen Ende 2021 und Ende 2022) ihren Betrieb einstellen. Bis Ende 2022 sind damit gegenüber 2013 weitere rund 100 TWh nuklearer Stromerzeugung zu ersetzen. Abbildung 9 Zusätzliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gegenüber 2010 nach verschiedenen Szenarien bzw. Ausbauzielen %!$$" %!$D" %!%!" %!%#" 78.( :(5.8"%!$$" "%!$!" C5.)."B+86.0)*86.(" ;<7=>" 78.( :(5.8"%!$$" "%!$!" >('-8'0."?@("A;B" ;<7=>" 78.( :(5.8"%!$$" "%!$!" &'()*+,-."/0123.(1."!" #!" $!!" $#!" %!!" %#!"!"#$%& 3:00.(E(:F" 3586E(:F"G80H'(." 3586E(:F"GI0H'(." B5'J:00."K58E)L"B5':M?:))N" O'1'P')1:5E" Q.'1H.(J5." 772/JR'(1" Quellen: Eigene Darstellung nach Angaben in BDEW (2011), BMU (2010), BMWi (2011), Bundesregierung (2010a [NREAP]), Prognos (2011 [Prognose für ÜNB]) dena (2011 [Ziele Bundesländer]). Um zu ermitteln, inwieweit dieser vollständige Ersatz durch einen weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien geleistet werden kann, stehen verschiedene Szenarien zur Verfügung bzw. können konkrete politische Zielsetzungen von Bund und Bundesländern herangezogen werden (vgl. Abbildung). Die Leitstudie 2010, die im Auftrag des BMU erstellt wurde, erwartet einen weiteren Zuwachs der inländischen erneuerbaren Stromerzeugung gegenüber 2010 um rund 125 TWh bis 2020 und um 172 TWh bis Damit ist sie nur wenig optimistischer als die im Nationalen Aktionsplan Erneuerbare Energien (NREAP) an die EU gemeldeten nationalen Ziele für 2020 (Bundesregierung 2010a). Mit rund 95 TWh (2020) bzw. rund 130 TWh (2025) erwarten die im Auftrag des BMWi (2011) erstellten Energieszenarien 2011 etwas niedrigere Zuwächse. Eine Auswertung der Ausbauziele der einzelnen Bundesländer (dena 2011) zeigt dagegen, dass diese vor allem im Bereich der Windkraftnutzung im Binnenland noch deutlich über die Szenarien der Bundesregierung bzw. der von ihr in Auftrag gegebenen Studien hinausgehen. Für den folgenden Ausblick bis 2025 werden zwei verschiedene Szenarien der inländischen Stromerzeugung und der damit verbundenen CO 2 -Emissionen erstellt. In Bezug auf die neun derzeit noch am Netz befindlichen Kernkraftwerke nehmen wir in beiden Szenarien an, dass diese in ihrer laut Gesetz verbleibenden Betriebszeit durchschnittlich genauso ausgelastet werden, wie dies zwischen 2000 und 2010 erfolgt ist. Ebenfalls wird in beiden Szenarien die

18 18 Import-/Exportbilanz ab 2012 als ausgeglichen unterstellt. Damit ermittelt sich automatisch die fossile Stromerzeugung in Deutschland als Differenz zwischen Stromnachfrage und Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und bis 2022 aus Kernenergie. In dem Szenario Fossil-niedrig (s. Abbildung 11) wird für die zukünftige Erzeugung aus erneuerbaren Energien auf des Basisszenario 2010 A der Leitstudie 2010 (BMU 2010) zurückgegriffen. Außerdem gehen wir in diesem Szenario davon aus, dass die Bruttostromnachfrage bis 2020 um durchschnittlich 1,0 % pro Jahr und danach um rund 0,6 % pro Jahr zurückgeht und somit die im Energiekonzept formulierten Stromeinsparziele von 10 % bis 2020 und von 25 % bis 2050 (jeweils gegenüber 2008) erreicht werden. Dabei sei angemerkt, dass aus heutiger Sicht aufgrund der bisher wenig konkreten Maßnahmen zur Erreichung der Vorgaben durchaus in Frage gestellt werden kann, ob diese Ziele tatsächlich erreicht werden 6. Abbildung 10 Stromerzeugungsbilanz in Deutschland Szenario Fossil-niedrig (2000 bis 2025) *##$ )##$ (##$ '##$!"#$%& &##$ %##$ "##$ #$!"##$ %###$ %##%$ %##'$ %##)$ %##+$ %#"#$ %#"%$ %#"'$ %#")$ %#"+$ %#%#$ %#%%$ %#%'$,-./ :-;-4.<=$>?:67-1<=:37@$,A!B1:3:C$ H:-2I-4J$>?:67-1<=:37@$K.66L:?6;:6<=3.66C$ Q:/018R0-7$>?:6-1<=:37@$K224=8:C$ D06613:$E2:-?1:2$>?:67-1<=:37@$A:67?-FG:C$ E-2:.:-;4-:$>?:67-1<=:37@$,46166M:24-10$%#"#$KN$,OP$%#"#C$ Quellen: Eigene Darstellung nach AG Energiebilanzen (2011) und Berechnungen auf Grundlage von BDEW (2011), BMU (2010) und Bundesregierung (2010b). Wie die Abbildung zeigt, reicht unter diesen Annahmen die zusätzliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis zum endgültigen Atomausstieg aus, um den gesamten Atomstrom mengenmäßig nicht nur zu ersetzen, sondern zusätzlich auch noch die fossile Stromerzeugung zu reduzieren. Wie die Abbildung außerdem zeigt, kann die erneuerbare Stromerzeugung, die in Folge der ersten Stufe des Atomausstiegs im Jahr 2011 die Erzeugung aus Kernenergie erstmals überholen wird, bis etwa 2025 auf den ersten Rang der Stromerzeugungsoptionen in Deutschland aufrücken. Das hieße auch, dass etwa ab diesem Zeitpunkt mehr als 50 % der deutschen Stromerzeugung aus regenerativen Quellen stammen wird. 6 In DENEFF (2011) finden sich differenzierte Vorschläge für geeignete Politikinstrumente und Maßnahmen um eine entsprechende Stromeinspardynamik zu erzeugen.

19 19 Dabei stellt die zeitliche Harmonisierung von Angebot und Nachfrage bzw. der Ausgleich der fluktuierenden Erzeugung (nicht zuletzt durch die Entwicklung geeigneter Netze und Speichermöglichkeiten) eine zentrale Herausforderung dar. Im zweiten Szenario Fossil-hoch (s. Abbildung 11) wird in Bezug auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien hingegen auf das Szenario Ausstieg der Energieszenarien 2011 (BMWi 2011) zurückgegriffen. Hier findet gegenüber der Leitstudie 2010 ein deutlich langsamerer Ausbau statt. Gleichzeitig nimmt das Szenario Fossil-hoch an, dass die Stromeinsparziele der Bundesregierung nicht realisiert werden können und die Bruttostromnachfrage stattdessen konstant auf dem Niveau von 2011 bleiben wird. Abbildung 11 Stromerzeugungsbilanz in Deutschland Szenario Fossil-hoch (2000 bis 2025) *##$ )##$ (##$ '##$!"#$%& &##$ %##$ "##$ #$!"##$ %###$ %##%$ %##'$ %##)$ %##+$ %#"#$ %#"%$ %#"'$ %#")$ %#"+$ %#%#$ %#%%$ Quellen: Eigene Darstellung nach AG Energiebilanzen (2011) und Berechnungen auf Grundlage von BDEW (2011) und BMWi (2011). Wie die Abbildung verdeutlicht, kann die fossile Stromerzeugung im Inland im Szenario Fossil-hoch bis 2021 nur sehr langsam reduziert werden. In den Jahren 2022 und 2023 steigt die fossile Stromerzeugung zudem aufgrund der dann erfolgten Abschaltung des Großteils der gegenwärtig noch in Betrieb befindlichen Kernkraftwerkskapazität wieder an. Im Jahr 2025 liegt die fossile Stromerzeugung folglich etwa auf dem gleichen Niveau wie heute. Die erneuerbaren Energien haben in diesem Szenario im Jahr 2020 einen Anteil am Bruttostromverbrauch von 33 % (2025: 38 %), d. h. das Ziel der Bundesregierung (mindestens 35 % bis spätestens 2020) wird hier verfehlt. Nachfolgende Abbildung zeigt schließlich denkbare Verläufe der CO 2 -Emissionen der deutschen Stromerzeugung in den beiden Szenarien. Als zusätzliche Unsicherheit werden hier zwei unterschiedliche Verläufe der spezifischen CO 2 -Emissionen der fossilen Stromerzeugung unterstellt. Analog zu der Erzeugung aus erneuerbaren Energien werden für die spezifischen Emissionen bei dem Szenario Fossil-niedrig die Annahmen aus der Leitstudie 2010 (BMU 2010) übernommen, während bei dem Szenario Fossil-hoch auf die entsprechenden Angaben aus dem Szenario Ausstieg (BMWi 2011) zurückgegriffen wird.

20 20 Abbildung 12 Entwicklung der CO2-Emissionen der Stromerzeugung in Deutschland Szenarien Fossil-niedrig und Fossil-hoch (1990 bis 2025)7 &!!" %'!" %!!" $'!" $!!" #'!" #!!" '!"!"!" #++!" #++'" $!!!" $!!'" $!#!" $!#'" $!$!" 2D5=1E2:75"F3221A5",-$./ " :7;" #!!!" +!!" *!!" )!!" (!!" '!!" &!!" %!!" $!!" #!!"!"#$%&!'(#)*+,-./%!!%01#1)2%1)3450!!%6#)78(9) Quellen: Eigene Darstellung nach UBA (2011) und eigenen Berechnungen auf Grundlage von BDEW (2011), BMU (2010), BMWi (2011) und Bundesregierung (2010b). Im Szenario Fossil-niedrig könnten die CO 2 -Emissionen der deutschen Stromerzeugung, die seit 1990 etwa zwischen 300 und 350 Mio. Tonnen pro Jahr lagen, bis 2025 auf rund 175 Mio. t zurückgehen. Sie lägen damit um 51 % unter den entsprechenden Emissionen des Jahres Dabei ist der zweite wesentliche Ausstiegszeitraum (Ende 2021/Ende 2022) als - leichter - Ausschlag der Emissionskurve zu erkennen. Dieser kurzfristige Anstieg ändert aber nichts an dem erwarteten, grundsätzlich stark rückläufigen Trend der Emissionen der Stromerzeugung. Das Szenario Fossil-hoch zeigt hingegen die Problematik auf, die sich ergibt, wenn die Stromeinsparziele verfehlt werden, der Ausbau der erneuerbaren Energien nur langsam vorankommt und zudem der fossile Strommix zunächst weiter stark von Braunund Steinkohle dominiert wird. Die CO 2 -Emissionen gehen dann nur langsam zurück und liegen im Jahr 2025 lediglich 25 % unter den Emissionen von 1990 (-21 % in 2020). 7 Grundlage für den Verlauf der CO 2 -Emissionen zwischen 2011 und 2025 sind zum einen die abgeleitete Entwicklung der fossilen Stromerzeugung (s. Abbildung 3) und zum anderen zwei unterschiedliche Annahmen über die zukünftige Entwicklung der spezifischen CO 2 -Emissionen der fossilen Stromerzeugung. Diese spezifischen Emissionen hängen von der fossilen Energieträgerstruktur und der Effizienz der fossilen Kraftwerke ab. Die zwei in der Abbildung dargestellten und für die Berechnung der gesamten CO 2 -Emissionen verwendeten Verläufe der spezifischen CO 2 -Emissionen basieren zum einen (niedriger Verlauf) auf dem Basisszenario 2010 A der Leitstudie (BMU 2010) und zum anderen (hoher Verlauf) auf dem Ausstiegsszenario der Studie Energieszenarien 2011 (BMWi 2011). 8 Im Jahr 2020 lägen die CO 2 -Emissionen bereits um 48 % unter den Emissionen des Jahres Dies würde bedeuten, dass der Stromsektor trotz fortgeschrittenem Atomausstieg überproportional zum Klimaziel der Bundesregierung für 2020 (Reduktion der Treibhausgasemissionen um 40 %) beitragen könnte.